1.什么是材料的内建电场
材料的内建电场（Built-in Electric Field, BIEF）是半导体或绝缘体内部因电荷分布不均自发形成的静电场，无需外加电压驱动。其本质是材料界面或内部因载流子迁移、能带结构差异导致的电荷分离现象，对材料的光、电、催化等性能具有重要调控作用。
内建电场是材料内部因载流子（电子与空穴）扩散运动形成的空间电荷区（耗尽层）所产生的静电场。例如，在PN结中，N型半导体（多电子）与P型半导体（多空穴）接触时，电子向P区扩散，空穴向N区扩散，形成带正电的受主离子层和带负电的施主离子层，两者间的电荷分离产生内建电场，方向由N区指向P区。
形成机制
载流子扩散与漂移平衡：载流子浓度梯度驱动扩散运动，而内建电场驱动漂移运动，最终达到动态平衡（如PN结的费米能级对齐）。
能带弯曲：内建电场导致导带（CB）和价带（VB）在空间电荷区发生弯曲，形成势垒，阻碍多数载流子进一步扩散。
界面极化：异质结中不同材料的功函数差异引起界面电荷再分布，例如金属–半导体接触时电子从低功函数材料流向高功函数材料，形成内建电场。
表征方法
Zeta电位：通过颗粒表面电荷密度间接评估内建电场强度。
表面光电压谱：直接测量材料表面电势分布。
扫描透射电镜（STEM）：观察界面电荷分布与能带结构。
量子阱效应与载流子捕获
氧空位可作为量子阱捕获特定能级的载流子。例如，在BiVO₄光阳极中，氧空位通过形成V-O-C键锚定MOF壳层，诱导内建电场加速空穴向MOF层迁移，提升电荷分离效率至92%。同时，氧空位形成的局域能级可作为电子陷阱，延长载流子寿命。
界面电场调控
在异质结材料中，氧空位通过调节界面能带匹配影响BIEF。例如，Bi₂MoO₆/MIL-88B(Fe)异质结中，表面氧空位修饰增强了体相和界面处的电荷分离，使光催化降解效率提升34倍。
3.内建电场对氧空位的调控作用
氧空位迁移与分布优化
内建电场可通过电势梯度驱动氧空位的定向迁移。例如，在VO₂中，电子束诱导的内建电场促使氧空位沿特定晶面迁移，实现纳米尺度还原反应的精准调控。此外，SrAl₂O₄中施加电场可将氧空位有序化能垒降低40 meV，促进有序氧空位结构的形成。
氧空位形成能调控
内建电场通过改变局部电子态密度影响氧空位的形成能。例如，在PbBiO₂Cl中，富氧空位结构通过增强内建电场强度（约提升2倍），降低氧空位形成能，从而促进CO₂选择性还原。
动态重构与稳定性增强
在动态反应过程中，内建电场可诱导氧空位的动态重构。例如，MoCo双原子催化剂在加氢反应中，氧空位通过重构形成局域电场，促进氢溢流并提升催化活性。
本文源自微信公众号：材料er
原文标题：《材料的内建电场和氧空位的相互影响》
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/SAFYjZxnfKbkBwVths9W3Q
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